(57)【要約】【課題】湿気の多い空間や場所に適したＬＥＤ照明装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明装置は、基板と、基板上に実装される少なくとも１つの発光ダイオードと、発光ダイオードの外側に形成された防湿性被覆層とを含む。また、ＬＥＤ照明装置の製造方法は、基板上に少なくとも１つの発光ダイオードを実装する段階と、発光ダイオードの外側に防湿性被覆層を形成する段階とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装される少なくとも１つの発光ダイオードと、
前記発光ダイオードの外側に形成された防湿性被覆層と、
を含むことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記基板は、金属基板またはＦＲ（Frame Retardant）−４基板を含むことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードは、少なくとも１つのＬＥＤチップを有し、白色または有色発光するパッケージを含むことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記防湿性被覆層は、前記基板と発光ダイオードの電気的な接続のための金属部材をカバーすることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記防湿性被覆層は、シリコンまたはエポキシ材料からなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記防湿性被覆層は、発光ダイオードの外周面に局所モールディングされるかまたは基板の表面に全面モールディングされることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの発光ダイオードの外周面に形成された隔壁を含むことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記隔壁は円形または多角形で形成されることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記隔壁は、防湿性被覆層が溢れない高さで形成されることを特徴とする請求項７記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
前記発光ダイオードは、基板上に少なくとも１つの列および／または行で形成されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
前記基板は、湿度が高いかまたは密閉された空間の構造物またはホルダに設けられることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
複数個の発光ダイオードが直列または並列に連結されることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
基板上に少なくとも１つの発光ダイオードを実装する段階と、
前記発光ダイオードの外側に防湿性被覆層を形成する段階と、
を含むことを特徴とするＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１４】
前記防湿性被覆層は、発光ダイオードの外側の電気的な特性を有する部分に局所モールディングされるかまたは基板の表面に全面モールディングされることを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１５】
前記発光ダイオードの外周面に前記防湿性被覆層が溢れない程度の高さで形成された隔壁を含むことを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１６】
前記隔壁は、少なくとも１つの発光ダイオードの外周面に円形または多角形で形成されることを特徴とする請求項１５記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１７】
前記防湿性被覆層は、シリコンまたはエポキシ樹脂材料からなることを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１８】
前記発光ダイオードは、少なくとも１つのＬＥＤチップを有し、白色または有色発光するパッケージを含むことを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項１９】
複数個の発光ダイオードが直列または並列に連結されることを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項２０】
前記基板は、湿度が高いかまたは密閉された空間の構造物またはホルダに設けられることを特徴とする請求項１３記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、照明装置は、公園、道路、建築物の壁面、柱などに設けられ、その周辺空間に光を照明する装置である。
【０００３】
冷蔵庫、食器洗浄器などの機器の内部に設けられる照明装置は、内部が非常に暗い状態であるため、使用者が物品を入れたり取り出す度にオンにされて内部空間に光を照らさなければならない。
【０００４】
一般に、冷蔵庫などの空間にはフィラメント式電球が主に使われている。このようなフィラメント式電球を使用する冷蔵庫の照明装置には、次のような問題がある。
【０００５】
第１に、フィラメント式電球の寿命は短く、頻繁に交換しなければならないという面倒さと、消費電力が大きいという問題点がある。
【０００６】
第２に、フィラメント式電球の発光時に、電球自体で相当な熱が発生する。このような熱は冷蔵庫に収納される物品に影響を与えうるので、電球と収納物品との間に離隔空間が必要である。
【０００７】
第３に、フィラメント式電球に形成された金属部位が冷蔵庫の内部の冷たい空気、湿気、水気などに露出するので、金属が腐食されて電気的短絡または断線が発生することがある。また、加熱された電球の表面と内部の水気との接触によりフィラメント式電球が破壊される問題も発生する。
【０００８】
このようなフィラメント式電球の問題によって、冷蔵庫内部のように湿気の多い空間に設けることができる照明装置に対する研究が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、湿気の多い空間や場所に適したＬＥＤ照明装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、発光ダイオードの電気的な実装領域に防湿性被覆層が形成されたＬＥＤ照明装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＬＥＤ照明装置は、基板と、基板上に実装される少なくとも１つの発光ダイオードと、発光ダイオードの外側に形成された防湿性被覆層とを含む。
【００１２】
本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法は、基板上に少なくとも１つの発光ダイオードを実装する段階と、発光ダイオードの外側に防湿性被覆層を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ照明装置によれば、冷蔵庫、食器洗浄器、地下施設物、医療用器具保管箱、カミソリ保管箱のように、湿気が多くて密閉された場所や空間の内部構造物に設けられ、広い指向角を有して光を照射することになるので、明るさの偏差が少なく、視覚的刺激を与えずに照明できるという利点がある。
【００１４】
また、放熱を速くすることができるので、少ない消費電力で高い光効率が得られる利点がある。
【００１５】
また、照明装置の金属腐食および電気的な短絡などを防止して、湿気、冷気の多い場所や機器の内部でも安定的に使用することができるという効果があり、長い寿命と低消費電力を有するＬＥＤを用いるので、照明製品の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置およびその製造方法に対し、添付の図面を参照して次の通り説明する。
【００１７】
本発明の実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、湿気が多くて密閉された空間などに設けられるものであって、冷蔵庫、食器洗浄器などの機器の内部や、地下道、地下鉄、下水道、トンネル、マンホール、地下駐車場などの地下構造物に設けることができる。
【００１８】
図１は、実施形態に係る照明装置が設けられた冷蔵庫を示す断面図である。
【００１９】
図１を参照すれば、一般に、冷蔵庫１００は、内部空間として冷凍室１１０と冷蔵室１２０を備え、冷凍室１１０と冷蔵室１２０は冷却装置により設定された低温状態を維持することになる。
【００２０】
冷凍室１１０および冷蔵室１２０の内部には多数個の照明装置１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が設けられ、冷凍室ドア１３０の開閉によって冷凍室の内部の照明装置１１１、１１２がオン／オフされ、冷蔵室ドア１３１の開閉によって冷蔵室の内部の照明装置１１３、１１４、１１５がオン／オフされる。
【００２１】
照明装置１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；以下、ＬＥＤという）で具現される。このようなＬＥＤは、ＧａＮ、ＧａＡｓなどの化合物または蛍光体を添加した半導体素子であって、白色、緑色、青色および紫外線領域までの光を生成することができる。
【００２２】
上記のようなＬＥＤを用いた照明装置の好ましい実施形態を参照して説明すれば、次の通りである。
【００２３】
（第１実施形態）
図２乃至図５は、本発明の第１実施形態である。図２はＬＥＤ照明装置を示す平面図であり、図３は図２の部分側断面図であり、図４はＬＥＤの断面図であり、図５は照明装置が構造物に設けられた断面図である。
【００２４】
図２を参照すると、照明装置２００は、基板２１０、リードパターン２１２、ソルダレジスト層２１３、隔壁２１４、防湿性被覆層２１５、およびＬＥＤ２２０を含む。
【００２５】
基板２１０は、放熱特性の良い金属基板やＦＲ−４基板または一般ＰＣＢを用いることができ、バー形状または折り曲げられた形状で提供されることができる。
【００２６】
基板２１０上にはリードパターン２１２が形成されるが、リードパターン２１２は電気的な特性の良い金属（例えば、銅箔積層板（copper clad laminates））からなり、ＬＥＤ間を電気的に連結する。
【００２７】
ソルダレジスト層２１３は、ＰＳＲ（Photo solder resist）層であって、基板の表面の保護および回路パターンの絶縁のために絶縁性インキで塗布され、リードパターン２１２と基板の表面を保護する。
【００２８】
隔壁２１４は、ＬＥＤ２２０の外周面に防湿性被覆層２１５が溢れない程度の高さを有し、円形または多角形の閉ループで形成される。隔壁２１４は一例として、シルクスクリーン印刷方式により印刷される。
【００２９】
防湿性被覆層２１５は、エポキシまたはシリコン樹脂などの防湿性被覆材料で形成され、隔壁の内側にディスペンシング方式により注入されてモールディングされる。このような防湿性被覆層２１５は、ＬＥＤ２２０と基板２１０との間の電気的な特性を有する金属部分に所定の厚みでモールディングされる。
【００３０】
ＬＥＤ２２０は１つ以上で構成され、基板２１０上のリードパターン２１２に表面実装技術（ＳＭＴ）で各々ボンディングされる。また、ＬＥＤ２２０は基板２１０上に少なくとも１つの列および／または行形態で配列でき、リードパターンにより直列または並列で構成されることができる。
【００３１】
また、ＬＥＤ２２０は必ずしも列や行で配列されなくてもよく、ＬＥＤの列および／または行の配列間隔、設置個数およびその形状は内部構造物によって変更することができる。
【００３２】
ＬＥＤ２２０は、設けられる空間や場所によって白色発光ダイオードだけでなく、赤色、青色または緑色発光ダイオードなどを用いて選択的に構成することができる。
【００３３】
このような照明装置２００では、ＬＥＤ２２０の外周面に隔壁２１４を形成し、ＬＥＤ２２０と隔壁２１４との間に防湿性被覆層２１５を局所モールディングすることにより、ＬＥＤ２２０の電気的な特性を有する部分やリードパターン２１２が外部環境に露出することが防止される。
【００３４】
図３は、照明装置の部分断面図である。
【００３５】
図３を参照すると、基板２１０上にはプリプレグ（pre-preg）形態の絶縁層２１１が高温の焼成工程を通じて硬化される。絶縁層２１１上には電気的に分離されたリードパターン２１２が形成される。リードパターン２１２は、絶縁層２１１上に銅箔積層板（copper clad laminates）を付着した後、その上に感光性のドライフィルムを熱と圧力で密着し、その後、露光、現象、エッチングして希望するパターンに形成されることができる。
【００３６】
基板２１０は放熱特性の良い金属基板（例：アルミニウム）やＦＲ−４基板などに用いることができる。ここで、ＦＲ−４基板を使用する場合、絶縁層２１１を形成しないで基板上にリードパターンを形成することができる。
【００３７】
リードパターン２１２および基板上にはソルダレジスト層２１３が形成され、ソルダレジスト層２１３上には閉ループ形態の隔壁２１４が形成される。ここで、ソルダレジスト層２１３は、ＬＥＤ２２０の実装のために部分エッチングされてリードパターン２１２を露出させる。
【００３８】
隔壁２１４は、防湿性被覆層２１５が外部に流出できない高さに、シルクスクリーンを用いて形成されることができる。また、隔壁２１４は、防湿性被覆層２１５の粘性および塗布量などによってその厚みを決めることができ、円形、多角形など、種々の形態で形成されることができる。
【００３９】
そして、ＬＥＤ２２０はパッケージ形態で提供され、下部の電極端子２１６、２１７が表面実装技術により実装される。このため、リードパターン２１２にＬＥＤ２２０の電極端子２１６、２１７を整列し、ソルダ２１８をディスペンシングした後、リフロー（reflow）という加熱装置を用いて熱を加えると、ソルダ２１８が熱により溶けて電極端子２１６、２１７とリードパターン２１２とが電気的に接合される。
【００４０】
また、隔壁２１４とＬＥＤ２２０との間には防湿性被覆層２１５が形成される。防湿性被覆層２１５は、隔壁の内側のリードパターン２１２、ＬＥＤ２２０の電極端子２１６、２１７、ソルダ２１８などに対して外部環境に露出することを遮断してくれる。ここで、防湿性被覆層２１５は隔壁２１４より低い高さで形成される。
【００４１】
このような防湿性被覆層２１５は、防湿性または耐湿性被覆材料としてシリコン系列の樹脂が使われ、そのシリコンをシリンジなどを用いてＬＥＤ２２０と隔壁２１４との間の領域に局所モールディングし、所定の温度でキュア（cure）工程を通じて硬化される。または、防湿性被覆層２１５はエポキシ樹脂を用いることができる。
【００４２】
防湿性被覆層２１５は、ＬＥＤ２２０の電極端子２１６、２１７、または電極端子フレームより高くて、隔壁の高さより低い高さでモールディングされるので、外部の湿気によるＬＥＤの電極端子およびそのボンディング部分の損傷が発生しないようにすることができる。
【００４３】
図４は、実施形態に係るＬＥＤの側断面図である。このようなＬＥＤは１つ以上または１種類以上のＬＥＤチップが実装されたパッケージ構造であって、白色または有色光が放出される。
【００４４】
図４を参照すると、ＬＥＤ２２０は基板２２１上の反射カップ２２２にキャビティ（cavity）を形成し、キャビティの底面から基板の外側へ延びる複数個のリードフレーム２２３、２２４が形成される。
【００４５】
第１リードフレーム２２３にはＬＥＤチップ２２５が導電性ペーストにより接着され、第２リードフレーム２２４にはＬＥＤチップ２２５の電極２２６がワイヤー２２７により連結される。このような第１および第２リードフレーム２２３、２２４は下部がＬＥＤの電極端子２１６、２１７として機能することになる。
【００４６】
ここで、ＬＥＤチップ２２５は電極が形成される位置によって垂直型ＬＥＤチップまたは水平型ＬＥＤチップに区分され、ＰＮまたはＮＰＮ、ＰＮＰ半導体接合により形成されることができる。また、ＬＥＤチップ２２５は、ワイヤーボンディング、フリップチップボンディング、ダイボンディング方式を選択的に用いてリードフレームに実装されることができる。
【００４７】
反射カップ２２２のキャビティの内部にはモールド部材２２８が形成されるが、モールド部材２２８は透明なシリコン、またはエポキシ材料を用いることができ、フラット形態、凹または凸レンズ形態で形成されることができる。また、モールド部材２２８にはＬＥＤチップ２２５から発生された光を吸収して他の波長の光を放出する蛍光体を添加することができる。
【００４８】
このようなＬＥＤチップ２２５から放出された光は、透明なモールド部材２２８を透過して外部に放出され、一部の光は、キャビティの周面により反射されて外部に放出される。
【００４９】
ここで、防湿性被覆層は、ＬＥＤ２２０のリードフレーム２２３、２２４よりも高い高さでモールディングされることができる。
【００５０】
図５は、第１実施形態に係る照明装置が構造物に装着された例を示す側断面図である。
【００５１】
図５を参照すると、冷蔵庫の内部構造物２３０に照明装置２００が設けられる。このために、内部構造物２３０の両側には締付ホルダ２３１が形成され、締付ホルダ２３１の内側には溝２３２が形成される。
【００５２】
締付ホルダ２３１の溝２３２に照明装置２００の基板２１０の両端が各々結合されることにより、照明装置２００が内部構造物２３０に結合される。
【００５３】
また、照明装置２００にはＬＥＤ２２０に電流を一定に供給するための部品（すなわち、定電流供給回路、制御回路など）を搭載することができ、上記搭載される部品に対して防湿性被覆層を局所モールディング方式によりモールディングし、電気的な特性を有する部分に湿気の流入を遮断する。
【００５４】
このような第１実施形態では、基板上にＬＥＤを実装し、ＬＥＤの光出射領域を除外したＬＥＤ外側の金属部分に防湿性被覆層をモールディングすることにより、湿気に強い照明装置を提供することができる。
【００５５】
実施形態に係る照明装置２００には、前方に拡散板（図示せず）をさらに取り付けることができる。上記拡散板は、ＬＥＤから放出された光を全面に拡散させ、光が均一な明るさで内部を照明するようにするためのものである。
【００５６】
（第２実施形態）
図６乃至図８は第２実施形態である。図６は照明装置の平面図であり、図７は照明装置の部分側断面図であり、図８は照明装置が設けられた側断面図である。このような第２実施形態は、説明の便宜のために、第１実施形態と同一の構成要素に対しては重複した説明を省略する。
【００５７】
図６を参照すると、照明装置３００は、基板３１０上に１つ以上のＬＥＤ３２０が一定間隔を置いて一列に配置された例を示すものである。そして、ＬＥＤ３２０の外側および基板の表面には防湿性被覆層３１５がモールディングされるので、ＬＥＤ３２０の外側の電気的な特性を有する部分、リードパターン、そして、ソルダレジスト層を外部環境から保護することができる。
【００５８】
図７を参照すると、基板３１０上に銅箔積層板を取り付けてリードパターン３１２を形成し、リードパターン３１２が形成された基板３１０上にソルダレジスト層３１３を塗布する。基板３１０はＦＲ−４基板として形成されるので、必ずしも基板上に絶縁層を別途に形成しなくてもよい。
【００５９】
基板３１０上に形成されたソルダレジスト層３１３を部分エッチングしてＬＥＤ３２０の実装領域を露出させることにより、リードパターン３１２が部分露出する。上記露出したリードパターン３１２にはソルダ３１８を用いた表面実装技術（ＳＭＴ）によりＬＥＤ３２０の電極端子３１６、３１７がボンディングされる。
【００６０】
そして、基板上に防湿性被覆層３１５が形成される。防湿性被覆層３１５はリードパターン３１２の露出部分、ソルダレジスト層３１３、ＬＥＤ３２０の外側、そしてボンディング部分に所定の厚みで均一にモールディングされる。すなわち、防湿性被覆層３１５はＬＥＤ３２０の光出射領域を除外した基板全体の表面にモールディングされる。
【００６１】
防湿性被覆層３１５は、防湿性被覆材料としてシリコン材質を利用する。そのシリコンはシリンジなどを利用してＬＥＤ３２０の光出射領域を除外した基板の上面の全体に対してモールディングされ、所定の温度でキュア（cure）工程を通じて硬化される。このような防湿性被覆層３１５は、水気や湿気によりＬＥＤおよびその周辺金属が損傷しないようにカバーする。
【００６２】
図８を参照すると、冷蔵庫の内部構造物３３０に、１つ以上のＬＥＤ３２０が設けられた照明装置３００が結合される。このため、内部構造物３３０の両側に締付ホルダ３３１を突出させ、締付ホルダ３３１の内側に溝３３２を形成する。
【００６３】
締付ホルダ３３１の溝３３２には、照明装置３００の基板の両側を支持する支持ホルダ３３３が各々結合され、これによって、構造物３３０に照明装置３００を結合することができる。ここで、支持ホルダ３３３はポリカーボネート材質の射出成形物で構成することができる。
【００６４】
また、照明装置３００には、ＬＥＤ３２０を基板３１０上に実装する際、ＬＥＤ３２０に電流を一定に供給するための部品（すなわち、定電流駆動回路、制御回路）を基板上に実装することができる。この際、実装される部品も全面モールディング方式で電気的な特性を有する部分をモールディングして、湿気の流入を遮断することができる。
【００６５】
一方、実施形態に係る照明装置では、ＬＥＤパッケージ形態によって隔壁の高さまたは防湿性被覆層の高さを調節することができる。また、照明装置に局所モールディング方式と全面モールディング方式を混合して使用することができる。
【００６６】
上記のような実施形態の説明において、各層（膜）、領域、パターン、または構成要素が基板、各層（膜）、領域、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”に形成されると記載される場合、“上（on）”と“下（under）”は、“直接的（directly）”と“間接的（indirectly）”の意味を全て含む。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態に係るＬＥＤ照明装置が設けられた冷蔵庫の側断面図である。
【図２】第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図３】図２の部分側断面図である。
【図４】第１実施形態に適用された発光ダイオードを示す断面図である。
【図５】第１実施形態に係るＬＥＤ照明装置が設けられた例を示す断面図である。
【図６】第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図７】図６の部分側断面図である。
【図８】第２実施形態に係るＬＥＤ照明装置が設けられた例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  冷蔵庫、  １１０  冷凍室、  １２０  冷蔵室、  １１１、１１２、１１３、１１４、１１５  照明装置、  １３０  冷凍室ドア、  １３１  冷蔵室ドア、  ２００  照明装置、  ２１０  基板、  ２１２  リードパターン、  ２１３  ソルダレジスト層、  ２１４  隔壁、  ２１５  防湿性被覆層、  ２２０  ＬＥＤ。  
【図１】
2007265993.tif 000003
【図２】
2007265993.tif 000004
【図３】
2007265993.tif 000005
【図４】
2007265993.tif 000006
【図５】
2007265993.tif 000007
【図６】
2007265993.tif 000008
【図７】
2007265993.tif 000009
【図８】
2007265993.tif 000010